CN108035852A - 塔筒分段、组合式塔筒及风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及塔筒分段、组合式塔筒及风力发电机组。风力发电机组包括组合式塔筒以及固定在组合式塔筒上的机组，组合式塔筒包括至少两段塔筒分段，塔筒分段包括至少两片筒体分片，各个筒体分片周向围成所述塔筒分段，筒体分片的底边和/或顶边设有与上下相邻的塔筒分段连接的法兰分片，塔筒分段还包括连接件，所述连接件包括两端分别与相邻的两个筒体分片上的法兰分片连接的横向连接段。有益效果：通过增加连接件将筒体分片顶边和/或底边上的各个相邻法兰分片连接固定，从而形成一个整体盘状法兰，以便为塔筒提供周向的骨架支撑，提高塔筒的整体结构强度，加强塔筒结构的整体稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及塔筒分段、组合式塔筒及风力发电机组。
背景技术
钢制筒形塔架，简称塔筒，相对于其他塔架形式结构紧凑，维护方便，目前是大型风力发电机组的主要塔架形式，通常由多段通过法兰连接组成，每段由筒节在车间卷圆、焊接成形，并进行防腐处理后运输至风场安装，由于受运输工装及道路运输限高、限宽等影响，直径通常只能做到4.3m-4.5m左右。
随着风力发电机组风轮旋转直径的增加，以及风切变化大的区域对高空风能利用的需求，更高高度的塔筒设计越来越迫切，但是高塔筒也就意味着塔筒壁厚的增加和塔底直径的增大；塔筒的强度和刚度与壁厚为一次方关系，而与直径分别为二次方和三次方关系，当塔筒直径受到运输限制无法增加时，只能增加塔筒壁厚，因塔筒的强度和刚度与壁厚为一次方关系的原因，钢板厚度增加得非常大，造成塔筒重量大幅增加，增加了运输和吊运难度和成本，同时钢板厚度的增加也加大了卷圆难度，使得经济性很差。
针对以上问题，授权公告号为CN205260223U的中国专利公开了一种风力发电机组的塔筒，塔筒包括塔筒分片，塔筒分片包括弧形分片（相当于筒体分片）、分别沿塔筒弧形分片的两侧边固定的长条形连接部（相当于纵向法兰板）以及分别沿弧形分片的底边和顶边固定的弧形连接部（相当于法兰分片），长条形连接部和弧形连接部上均设有多个连接孔，塔筒分片沿周向拼接固定形成塔筒分段，拼接时：相邻两个塔筒分片的长条形连接部之间通过螺栓连接、相邻两个塔筒分片的弧形连接部拼接后形成盘形法兰，相邻塔筒分段之间通过上述两个盘形法兰之间的拼接并固定后形成塔筒。该专利的盘形法兰设计成分体拼接的形式虽然使得塔筒运输十分方便，但是在实际使用时，正因为相邻弧形连接部处为拼接结构，而不是一个整体，对力的承载存在缺陷，影响了塔筒结构的整体稳定性，成为掣肘塔筒结构整体强度的一个短板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种组合塔筒，以解决现有组合式塔筒的拼接式的弧形连接部影响塔筒结构整体稳定性的技术问题。
为实现上述目的，本发明的塔筒分段采用如下的技术方案：
技术方案1：塔筒分段包括至少两片筒体分片，各个筒体分片周向围成所述塔筒分段，筒体分片的底边和/或顶边设有用于与上下相邻的塔筒分段连接的法兰分片，塔筒分段还包括连接件，所述连接件包括两端分别与相邻的两个筒体分片上的法兰分片连接的横向连接段。有益效果：通过增加连接件将筒体分片顶边和/或底边上的各个相邻法兰分片连接固定，从而形成一个整体盘状法兰，以便为塔筒提供周向的骨架支撑，提高塔筒的整体结构强度，加强塔筒结构的整体稳定性。
技术方案2：在技术方案1的基础上，筒体分片的两周向侧边均设有连接部，相邻塔筒分片通过连接部进行周向连接，所述连接件还包括与连接部固定连接的竖向连接段。通过竖向连接段将筒体分片的连接部和法兰分片也连接成一个整体，使得横向和竖向骨架形成一个骨架整体，提高了塔筒分段的结构强度。
技术方案3：在技术方案2的基础上，所述连接部为纵向法兰板，所述竖向连接段有两个且并列间隔设置，纵向法兰板位于两块竖向连接段之间。两个竖向连接段通过包夹的形式从纵向法兰板两侧进行连接，简单方便。
技术方案4：在技术方案3的基础上，横向连接段和竖向连接段均为板件，板件上设置有螺栓穿孔。通过螺栓连接方式相对于焊接或者其他方式而言具有连接强度高、拆卸方便的特点。
技术方案5：在技术方案3或4的基础上，相邻两个筒体分片连接的对应端之间具有缝隙。缝隙的设置可方便筒体分片的折弯变形以及热胀冷缩的补偿。
技术方案6：在技术方案5的基础上，所述纵向法兰板和/或法兰分片上设有螺栓穿孔。
技术方案7：在技术方案6的基础上，纵向法兰板上设有螺栓穿孔，相邻两个纵向法兰板通过螺栓连接，螺栓上套设有用于保障螺栓的夹持长度的套筒。
本发明的组合式塔筒采用如下的技术方案：
技术方案1：组合式塔筒包括至少两段塔筒分段，塔筒分段包括至少两片筒体分片，各个筒体分片周向围成所述塔筒分段，筒体分片的底边和/或顶边设有与上下相邻的塔筒分段连接的法兰分片，塔筒分段还包括连接件，所述连接件包括两端分别与相邻的两个筒体分片上的法兰分片连接的横向连接段。有益效果：通过增加连接件将筒体分片顶边和/或底边上的各个相邻法兰分片连接固定，从而形成一个整体盘状法兰，以便为塔筒提供周向的骨架支撑，提高塔筒的整体结构强度，加强塔筒结构的整体稳定性。
技术方案2：在技术方案1的基础上，筒体分片的两周向侧边均设有连接部，相邻塔筒分片通过连接部进行周向连接，所述连接件还包括与连接部固定连接的竖向连接段。通过竖向连接段将筒体分片的连接部和法兰分片也连接成一个整体，使得横向和竖向骨架形成一个骨架整体，提高了塔筒分段的结构强度。
技术方案3：在技术方案2的基础上，所述连接部为纵向法兰板，所述竖向连接段有两个且并列间隔设置，纵向法兰板位于两块竖向连接段之间。两个竖向连接段通过包夹的形式从纵向法兰板两侧进行连接，简单方便。
技术方案4：在技术方案3的基础上，横向连接段和竖向连接段均为板件，板件上设置有螺栓穿孔。通过螺栓连接方式相对于焊接或者其他方式而言具有连接强度高、拆卸方便的特点。
技术方案5：在技术方案3或4的基础上，相邻两个筒体分片连接的对应端之间具有缝隙。缝隙的设置可方便筒体分片的折弯变形以及热胀冷缩的补偿。
技术方案6：在技术方案5的基础上，所述纵向法兰板和/或法兰分片上设有螺栓穿孔。
技术方案7：在技术方案6的基础上，纵向法兰板上设有螺栓穿孔，相邻两个纵向法兰板通过螺栓连接，螺栓上套设有用于保障螺栓的夹持长度的套筒。
本发明的风力发电机组采用如下的技术方案：
技术方案1：风力发电机组包括组合式塔筒以及固定在组合式塔筒上的机组，组合式塔筒包括至少两段塔筒分段，塔筒分段包括至少两片筒体分片，各个筒体分片周向围成所述塔筒分段，筒体分片的底边和/或顶边设有与上下相邻的塔筒分段连接的法兰分片，塔筒分段还包括连接件，所述连接件包括两端分别与相邻的两个筒体分片上的法兰分片连接的横向连接段。有益效果：通过增加连接件将筒体分片顶边和/或底边上的各个相邻法兰分片连接固定，从而形成一个整体盘状法兰，以便为塔筒提供周向的骨架支撑，提高塔筒的整体结构强度，加强塔筒结构的整体稳定性。
技术方案2：在技术方案1的基础上，筒体分片的两周向侧边均设有连接部，相邻塔筒分片通过连接部进行周向连接，所述连接件还包括与连接部固定连接的竖向连接段。通过竖向连接段将筒体分片的连接部和法兰分片也连接成一个整体，使得横向和竖向骨架形成一个骨架整体，提高了塔筒分段的结构强度。
技术方案3：在技术方案2的基础上，所述连接部为纵向法兰板，所述竖向连接段有两个且并列间隔设置，纵向法兰板位于两块竖向连接段之间。两个竖向连接段通过包夹的形式从纵向法兰板两侧进行连接，简单方便。
技术方案4：在技术方案3的基础上，横向连接段和竖向连接段均为板件，板件上设置有螺栓穿孔。通过螺栓连接方式相对于焊接或者其他方式而言具有连接强度高、拆卸方便的特点。
技术方案5：在技术方案3或4的基础上，相邻两个筒体分片连接的对应端之间具有缝隙。缝隙的设置可方便筒体分片的折弯变形以及热胀冷缩的补偿。
技术方案6：在技术方案5的基础上，所述纵向法兰板和/或法兰分片上设有螺栓穿孔。
技术方案7：在技术方案6的基础上，纵向法兰板上设有螺栓穿孔，相邻两个纵向法兰板通过螺栓连接，螺栓上套设有用于保障螺栓的夹持长度的套筒。
附图说明
图1为本发明的风力发电机组的具体实施例中的相邻两个塔筒分片连接时的结构示意图；
图2为图1中T形连接构件与纵向法兰板、弧形法兰分片连接时的结构示意图；
图3为图1中的筒体分片的结构示意图；
图4为图3的右视图；
图5为图1中的弧形法兰分片的结构示意图；
图6为图1中的T形连接构件的结构示意图；
图7为图1中纵向法兰板与筒体分片焊接结构后的结构示意图；
图8为图1中相邻两个塔筒分片连接处的结构示意图；
图中：1-塔筒分片，11-筒体分片，12-纵向法兰板，13-弧形法兰分片，14-T形连接构件，141-横板，142-竖板，15-螺栓组件，151-套筒，16-螺栓穿孔，a-预留间隙。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的风力发电机组的具体实施例，风力发电机组包括机组和塔筒，该塔筒为组合式塔筒，组合式塔筒是由多个塔筒分段上下拼接而成，且一般塔筒分段的直径从下至上依次变小，塔筒分段之间通过圆形法兰连接并加工周向结构强度，每个塔筒分段是由多片塔筒分片1轴向拼接而成，相邻塔筒分片1之间设有纵向法兰板进行连接并增强结构强度。
如图1所示，塔筒分段是由多片塔筒分片1周向拼接而成，图中仅示出其中两片塔筒分片1的结构，塔筒分片1包括筒体分片11以及位于筒体分片11两侧的纵向法兰板12，纵向法兰板12上开设有模数螺栓穿孔16，如图7所示，纵向法兰板12的一侧焊接在筒体分片11的一侧并凸出筒体分片11之外，凸出筒体分片11之外包括两层含义：一个是纵向法兰板12在垂直筒体分片11的内侧面的方向上延伸；另一个是纵向法兰板12的厚度方向的一侧凸出筒体分片11的宽度方向的窄端面以便形成预留间隙a，如图8所示，该预留间隙与另一筒体分片11的预留间隙拼接形成2a的缝隙，以便补偿筒体分片11折弯的误差或者补偿筒体分片11的热胀冷缩误差。如图3、4所示，塔筒分片1呈弧形或者正多边形的拼板形状，塔筒分片1的数量为依据塔筒直径、原材料钢板的宽度限制、折弯机的加工能力及分片后的运输要求确定，相邻两个塔筒分片1通过纵向法兰板12和螺栓、螺母、套筒151、垫圈等螺栓组件15连接固定，筒体分片11折弯前的钢板的宽度约为塔筒周长的1/N，N为塔筒分片1的数量，钢板的宽度比塔筒分段周长的1/N略小，以便补偿折弯和热胀冷缩误差等。其中筒体分片11是由两片单片上下对焊而成。
如图5所示，筒体分片11的上下两侧均焊接有弧形法兰分片13，在筒体分片11周向拼接形成塔筒时，位于筒体分片11两端的弧形法兰分片13首尾拼接形成整个圆环形法兰环板，弧形法兰分片13上设有多个螺栓穿孔16，通过该螺环穿孔可实现相邻两个塔筒分段之间的螺栓固定连接。
如图2所示，纵向法兰板12的端部与弧形法兰分片13垂直布置且相互之间具有一定间隙，在该间隙处设置有T形连接构件14，如图6所示，T形连接构件14包括横板141和两片并列间隔设置的竖板142，横板141和竖板142垂直焊接，横板141和竖板142上均设有螺栓穿孔16，如图2所示，横板141的两端分别与相邻两个弧形法兰分片13通过螺栓组件固定连接（图中未画出螺栓组件），两块竖板142分别夹设在相邻两块纵向法兰板12外部，即两块相邻的纵向法兰板12紧贴后处于两块竖板142之间的空间内，且四个板件相互贴合，然后通过螺栓组件15连接固定，螺栓组件15包括螺栓、螺母、垫片和套筒151。
本发明的风力发电机组在使用时：塔筒分段在拼装时，首先将两片折弯后的筒体分片11上下对焊拼接，然后在形成的新的筒体分片11的两侧分别焊接纵向法兰板12，在筒体分片11的上下两侧焊接弧形法兰分片13，然后将N片筒体分片11周向通过纵向法兰板12拼接而形成塔筒分段；之后再将筒体分段依次上下拼接而形成塔筒，最终与风力发电机组的其他构件组合后形成风力发电机组；在塔筒分段拼接过程中，由于相邻的弧形法兰分片13周向首尾拼接后形成一个环形的法兰环板，组成法兰环板的各个弧形法兰分片13之间为相互独立的，不具备承载能力，是承载力的薄弱点，通过T形连接构件14的横板141将相邻两个弧形法兰分片13之间连接固定，从而使弧形法兰分片13形成的法兰环板成为一个整体，增加整体结构强度；同时，竖板142与纵向法兰板12固定连接后又可将纵向法兰板12和弧形法兰分片13连接成一个整体，从而使纵向法兰板12和弧形法兰分片13构建出经纬的支撑骨架，提高塔筒的整体结构强度。
在其他实施例中：该组合式塔筒结构不限于风力发电机组使用，也可在电视塔、信号塔等上使用；塔筒分片上也可仅在上侧或仅在下侧设置弧形法兰分片，塔筒分片也可仅在左侧或仅在右侧设置纵向法兰板；纵向法兰板和弧形法兰分片上也可不设置螺栓穿孔，而是通过焊接方式连接；组合式塔筒的塔筒分段的数量根据使用需要设置，可以仅有两段拼接而成，也可由几十节拼接而成；每片筒体分片的弧形板可以由两片焊接而成，也可为一个整体；塔筒分段可由两片、三片或者更多片筒体分片组成；可在筒体分片的顶边和底边中的其中一个设置弧形法兰分片，确保相邻上下两段塔筒分段之间具有盘形法兰即可；纵向法兰板也可替换为由筒体分片的周向两侧边沿向内或向外弯折而形成；当然，相邻筒体分片的周向拼接方式还可替换为通过对应端的连接段叠合后螺栓连接方式，或相邻两个筒体分片的连接的对应端直接对接，然后在内外侧贴上连接板，连接板的两端分别与相邻两个筒体分片的对应端通过螺栓连接。
本发明的组合式塔筒的实施例与本发明的风力发电机组的各实施例中的塔筒的各实施例相同，不再赘述。
本发明的塔筒分段的各实施例与本发明的风力发电机组的各实施例中的塔筒分段的各实施例相同，不再赘述。
Claims (10)
1.塔筒分段，包括至少两片筒体分片，各个筒体分片周向围成所述塔筒分段，筒体分片的底边和/或顶边设有用于与上下相邻的塔筒分段连接的法兰分片，其特征是，塔筒分段还包括连接件，所述连接件包括两端分别与相邻的两个筒体分片上的法兰分片连接的横向连接段。
2.根据权利要求1所述的塔筒分段，其特征是，筒体分片的两周向侧边均设有连接部，相邻塔筒分片通过连接部进行周向连接，所述连接件还包括与连接部固定连接的竖向连接段。
3.根据权利要求2所述的塔筒分段，其特征是，所述连接部为纵向法兰板，所述竖向连接段有两个且并列间隔设置，纵向法兰板位于两块竖向连接段之间。
4.根据权利要求3所述的塔筒分段，其特征是，横向连接段和竖向连接段均为板件，板件上设置有螺栓穿孔。
5.根据权利要求3或4所述的塔筒分段，其特征是，相邻两个筒体分片连接的对应端之间具有缝隙。
6.根据权利要求5所述的塔筒分段，其特征是，所述纵向法兰板和/或法兰分片上设有螺栓穿孔。
7.根据权利要求6所述的塔筒分段，其特征是，纵向法兰板上设有螺栓穿孔，相邻两个纵向法兰板通过螺栓连接，螺栓上套设有用于保障螺栓的夹持长度的套筒。
8.组合式塔筒，包括至少两段塔筒分段，塔筒分段包括至少两片筒体分片，各个筒体分片周向围成所述塔筒分段，筒体分片的底边和/或顶边设有与上下相邻的塔筒分段连接的法兰分片，其特征是，塔筒分段还包括连接件，所述连接件包括两端分别与相邻的两个筒体分片上的法兰分片连接的横向连接段。
9.根据权利要求8所述的组合式塔筒，其特征是，筒体分片的两周向侧边均设有连接部，相邻塔筒分片通过连接部进行周向连接，所述连接件还包括与连接部固定连接的竖向连接段。
10.风力发电机组，包括组合式塔筒以及固定在组合式塔筒上的机组，组合式塔筒包括至少两段塔筒分段，塔筒分段包括至少两片筒体分片，各个筒体分片周向围成所述塔筒分段，筒体分片的底边和/或顶边设有与上下相邻的塔筒分段连接的法兰分片，其特征是，塔筒分段还包括连接件，所述连接件包括两端分别与相邻的两个筒体分片上的法兰分片连接的横向连接段。
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